Под клеточной инженерией понимают метод конструирования клеток нового типа на основе их культивирования гибридизации и реконструкции. Культура клеток -- метод сохранения жизнеспособности клеток вне организма в искусственно созданных условиях жидкой или плотной питательных сред. Для культивирования могут быть использованы клетки различных органов, лимфоциты, фибробласты, эмбрионы, клетки почек животных и человека, раковые клетки человека и т. д. Культуры, приготовленные непосредственно из тканей организма, называются первичными. В большинстве случаев клетки первичной культуры можно перенести из культуральной чашки и использовать для получения вторичных культур, которые можно последовательно перевивать в течение недель и месяцев. Технология культивирования некоторых клеток животных настолько хорошо отработана, что может быть использована в производственных целях для получения различных продуктов. Они используются как медицинские препараты. Получение моноклональных антител. Введение антигена (бактерий, вирусов и т. д.) вызывает образование разнообразных антител против многих детерминант антигена. В 1975 получены моноклональные антитела с помощью гибридомной технологии. Моноклональные антитела -- это иммуноглобулины, синтезируемые одним клоном клеток. Моноклональное антитело связывается только с одной антигенной детерминантой на молекуле антигена. Гибридомная технология - слияние с помощью полиэтиленгликоля лимфоцитов сёлезенки предварительно иммунизированных организмов определенным антигеном с раковыми клетками, способными к бесконечному делению. Отбирают клоны клеток, синтезирующие необходимые антитела. Гибридомы - бессмертные клоны клеток, синтезирующие моноклональные антитела. Получение и использование моноклональных антител -- одно из существенных достижений современной иммунологии. С их помощью можно определить любое иммуногенное вещество. В медицине моноклональные антитела можно использовать для диагностики рака и определения локализации опухоли, для диагностики инфаркта миокарда. Для использования в терапии моноклональные антитела можно соединять с лекарством благодаря специфичности антител они доносят это вещество непосредственно к раковым клеткам или патогенным микроорганизмам, что позволяет значительно повысить эффективность лечения. Можно использовать моноклональные антитела для определения пола у крупного рогатого скота на предимплантационной стадии развития, а также для стандартизации методов типирования тканей при трансплантации органов, при изучении клеточных мембран, для построения антигенных карт вирусов, возбудителей болезней.
37. Трансплантация и клонирование эмбрионов млекопитающих
Трансплантация--метод ускоренного воспроизводства высоко продуктивных животных путем получения и переноса одного или нескольких эмбрионов от высокоценных животных (доноров) менее ценным животным (реципиентам). Использование трансплантации позволяет получать от одной генетически ценной самки в десятки раз больше потомства. Приемы: 1) гормональное вызывание суперовуляции; 2) осеменение доноров семенем производителей, оцененных по качеству потомства; 3) извлечение и оценку качества эмбрионов, сохранение и пересадку или криоконсервирование эмбрионов в жидком азоте, оттаивание и пересадку. Цели: 1) размножения генетически ценных особей; 2) получения идентичных животных путем разделения ранних эмбрионов. 3) сохранения мутантных генов, малых популяций; 4) получения потомков от бесплодных, но генетически ценных по генотипу животных; 5) выявления вредных рецессивных генов и хромосомных аномалий; б) повышения устойчивости животных к болезням; 7) акклиматизации импортных животных иностранных пород; 8) определения пола эмбриона и получения животных определенного пола; 9) межвидовых пересадок; 10) получения химерных животных, которые развиваются из ранних эмбрионов, полученных из бластомеров разных животных. Клонирование - получение эмбриональных клонов. Метод пересадки ядер соматических клеток зародышей в энуклеированные яйцеклетки лягушек. Разрушали ядра яйцеклеток лягушки ультрафиолетовыми лучами, затем в каждое из яиц вводил ядро из дифференцированной клетки плавающего головастика. Такие ядра вызывали развитие генетически идентичных эмбрионов и взрослых лягушек (клон головастика). Метод культивирования клеток кожи взрослых лягушек. При использовании ядер соматических клеток взрослых животных развитие клонов ограничивалось стадией головастиков. Ядра взрослых организмов и даже поздних эмбрионов по каким-то причинам утрачивают свои потенции. Метод разделения эмбрионов на ранней стадии развития. Если количество клеток эмбриона (бластомеров) не превышает 16, они еще не дифференцированы. Это позволяет разъединять эмбрионы (бластулы) на 2 и большее число и получать однояйцевых близнецов.
38. Химерные и трансгенные животные
Понятие химера означает составное животное - искусственном объединении эмбриональных клеток двух и более животных. Животные могут быть как одной породы, так и разных пород и даже разных видов. Два метода получения химер: 1) агрегационный - объединение двух и более морул или бластоцист в один эмбрион; 2) инъекционный - микроинъекция клеток внутриклеточной массы бластоцисты доноров в бластоцель эмбриона-реципиента. Имеются внутривидовые и межвидовые химеры лабораторных животных и с/х животных. В потомстве химерных животных не сохраняется родительский генотип, происходит расщепление, и нарушаются ценные генетические комбинации. Трансгенные животные, в геном которых интегрируют чужеродные гены. Трасгеноз-- экспериментальный перенос генов, выделенных из определённого генома или искусственно синтезированных, в другой геном. В ряде экспериментов было установлено, что мыши, развивающиеся из зиготы, в которую была введена чужеродная ДНК, содержат в своем геноме фрагменты этой ДНК, а иногда у них происходит и экспрессия чужеродных генов. Мышам были введены гены: гемоглобина кролика, ? - глобина человека, лейкоцитарного интерферона человека, гормона роста крысы и человека. Схема получения трансгенных животных: 1) выбор, получение и клонирование чужеродного гена; 2) получение зигот и выявление пронуклеусов; З) микроинъекция определенного числа копий генов в видимый пронуклеус; 4) трансплантация зиготы в половые пути гормонально подготовленной самки; 5) оценка родившихся животных по генотипу и фенотипу.
39. Полное доминирование. Пример и схема
Полное доминирование - когда у гетерозигот доминантная аллель подавляет полностью рецессивный. Пример: у морских свинок всклоченность шерсти доминирует над гладкой. А - всклоченная, а - гладкая: Аа*Аа=АА,Аа,Аа,аа; б) Аа*аа=Аа,Аа,аа,аа. Может быть и доминантный и рецессивный.
40. Неполное доминирование. Пример и схема
У гетерозигот рецессивный признак частично проявляется, поэтому она отлична от гомозигот доминантных меньшей степенью развития доминантных признаков. А - красный, а - белый: 1)АА*аа=Аа 2)Аа*Аа=АА,Аа,Аа,аа.
41. Промежуточное наследование. Пример и схема
У гетерозигот аллели в паре равноправны, поэтому оба альтернативных признака проявляются с одинаковой интенсивностью. Такие равноправные аллели обозначают одной большой буквой с индексом: А - красная, А' - белая, АА' - чалая. 1)АА*А'А'=АА' 2)АА'*АА'=АА,2АА',А'А'
42. Сверхдоминирование. Гетерозис и его использование в животноводстве
Сверхдоминирование - превосходство детей над родителями. Гетерозис - превосходство детей над родителями по продуктивности, плодовитости, жизнеспособности. Проявляется только в F1, чтобы поддерживать гетерозис в течении нескольких поколений используют особый вид скрещивания - переменная. Гетерозис получается при спаривании гомозиготных, разных по генотипу родителей, чтобы у детей возросла гетерозиготность, но и в этом случае гетерозис бывает не всегда, а только при удачном сочетании родительских генов. Виды: 1) истинный - превосходство детей над лучшим родителем (отцом); 2) гипотетический - превосходство над средним арифметическим показателем продуктивности родителей; 3) относительная - превосходство над худшим родителем (мать). Если дети хуже худших родителей - гибридная депрессия. Гипотезы: 1) Гипотеза доминирования. У детей доминантные гены, прошедшие отбор и значительно благоприятно влияющие на организм, подавляют действие рецессивного гена. 2) Гипотеза сверхдоминирования. У гетерозигот разнообразнее состав ферментов и значительно выше уровень обмена веществ. 3) Гипотеза генетического баланса. При повышении гетерозиготного возникновения нов сочетаний генов по типу эпистаза и комплиментарности, в том числе благоприятных сочетаний.
43. Плеотропное действие генов. Пример и схема
Плеотропия - (множественное деление гена) - один ген влияет на 2 признака и более, т.к. контролирует синтез ферментов, участвующих в различных обменных процессов в кл и в организме в целом. Т - белая, ts - бежевая: 1) Tta*tsts=Tts,Tts,tats,tsta; 2) Tts*tats=Tta,Tts,tsta,tsts.
44. Множественный аллелизм. Пример и схема
Каждый ген в норме имеет 2 аллели. Иногда в результате мутации у гена образуется более 2 аллелей. Множество образует серию аллелей данного гена, обозначаются лдной буквой с разными индексами. Пример: шерсть у кроликов: С-агути, сsh -шиншилла, ch - гималайский, с - альбинос. В одной серии может быть сразу несколько типов доминирования. С>сsh> ch> с - полное доминирование; сsh> ch, ch> с - неполное доминирование. Любой организм может иметь только 2 аллеля из общей серии, одинаковых или разных.
45. Кодоминирование. Пример и схема
Кодоминирование - проявление в потомстве признаков обеих родителей - тип наследования групп крови и полиморфных белков. У к.р.с. 2 типа групп крови (Нв): Нв(в степени)А, Нв(в степени)В: 1) НвА/НвА*НвВ/НвВ = НвА/НвВ; 2) НвА/НвВ* НвА/НвВ = НвА/НвА, 2НвА/НвВ,НвВ/НвВ.
46. Возрастное, анализирующее, рецепрокное скрещивание. Пример. Практическое использование
Скрещивание гибридов первого поколения (Аа) с особями, сход ными по генотипу с родительскими формами (АА или аа), называется возвратным. А - белый, а - чёрный: Аа*АА=2Аа,2АА. 2) Аа*аа=2Аа,2аа. Скрещивание с рецессивной родительской формой (аа) получило название анализирующего. Применяется при гибридологическом анализе, когда нужно установить генотип интересующей нас особи. А - белый, а - чёрный: Аа*аа=2Аа,2аа. Рецессивные наследственные задатки в гетерозиготном организме остаются неизменными и вновь проявляются при встрече с такими же рецессивными наследственными задатками. Позднее на основании этих наблюдений. Скрещивание, при котором исходные родительские формы меняются местами - реципрокные и сост. из 2-х скрещиваний прямого и обратного. Широко применяется в птицеводстве и свиноводстве.
47. Менделевские законы наследственности. Неменделевское наследование признаков
I закон - единообразия первого поколения гибридов (правило доминирования). При скрещивании 2 гомозиготных организмов, отличающихся друг от друга по одной паре альтернативных признаков, всё первое поколение гибридовокажется единообразным и будет нести признак одного родителя (при условии полного доминирования). 2 закон - закон расщепления признаков - в потомстве, полученном от скрещивания гибридов первого поколения, наблюдается явление расщепления: четверть особей из гибридов второго поколения имеет рецессиный признак, три четверти - доминантных. Расщепление по фенотипу - 3:1, по генотипу -1:2:1. При неполном доминировании в потомстве гибридов (F2) расщепление по генотипу и фенотипу совпадает (1:2:1). Все гомозиготные организмы имеют признаки родителей - доминантные или рецессивные, все гетерозиготные имеют промежуточные признаки. 3 закон - независимого комбинирования (наследования) признаков и генов - при скрещивании 2 гомозиготных особей, отличающихся друг от друга по двум парам альтернативных признаков, гены и соответствующие им признаки наследуются независимо друг от друга и комбинируются во всех возможных сочетаниях. Этот закон применим лишь к наследованию альтернативных генов, находящихся в разных парах гомологичных хромосом. Пример: ген окраски семян гороха расположены в одной паре хромосом, а гены обусловливающие форму семян гороха, - в другой. Неменделевское наследование признаков. 1) наследование, сцепленное с полом; 2) митохондриальные болезни 1 класса - участие мутационного белка в реакциях синтеза АТФ; причина мутации в генах митохондральная ДНК; 3) геномный инбридинг, когда отцовские и материнские гены работают по разному. Отцовские гены важны для развития плаценты, а материнские для разв. тела эмбриона. Если в яйцеклетку лишённую ядра прони-вают 2 спермия. То образуется зигота с диплоидным набором отцовских хромосом - ткани эмбриона не развиваются. Если имеется 2 набор материнских хромосом, то развивается эмбриональная опухоль - тератома.
48. Эпистаз. Пример и схема.
Эпистаз - подавление генов из одной пары аллелей доминантного и рецессивного генов из другой пары аллелей. Подавляющий ген - эпистатический или супрессор, или ангибитор; подавляющий ген - гипостатичный. Виды: 1) доминантный - супрессор явл доминантным геном 12:3:1 или 13:3; 2) рецессивный - супрессор - рецессивный ген 9:7 или 9:3:4. А - серая (супрессор), а - не влияет, В - вороная, в - рыжая. 1) ААВВ*аавв=АаВв; 2) АаВв*АаВв=2Аавв, ААВВ, 2ААВв, Аавв, 2АаВВ, 4АаВв, ааВВ, 2ааВв, аавв. 12:3:1
49. Комплиментарность. Пример и схема
Комплиментарные - дополняющие друг друга - доминантные неаллельные гены, которые при совместном действии в гомо- и гетерозиготном состоянии вызывают развитие нового признака, которого не было у родителей. Однако, этот новый признак явл атавизмом, т.е.для комплементарности характерно возвращение к дикому фенотипу в F1. 9:7 или 9:3:4 или 9:6:1. У душистого горошка окраска цветов определяется 2-мя парами генов. А, а - В,в - белые, А?В? - пурпурный. 1) Аавв*ааВВ=АаВв - пурпурные; 2) АаВв*АаВв=9:7
50. Новообразование. Пример и схема
Новообразование -это разновидность комплементарности. Характеризуется тем, что в F1появл нов признак, которого не было у родителей и которые не встречались в природе. 9:3:3:1 (F2). А - розовитый, а - не влияет,В - гороховодный, в - не влияет, аавв - простой, А?В? - ореховидный (новообразование). 1) Аавв*ааВВ=АаВв; 2) АаВв*ААВв=9А?В?, 3А?вв, 3ааВ?, аавв.
51. Гены - модификаторы. Пример и схема
Гены - модификаторы - не имеют собственного влияния на признак, однако изменяют действие др генов из неаллельных пар, тем самым вызывая модификаторы (изменения) простых признаков. 9:3:4 (F2).с ними связаны понятия - пенетрантности, экспрессивности. Пенетрантность - способность гена проявиться фенотипически, выражается в процентах и бывает полной (у всех особей популяции, имеющих данный ген, он проявляется в виде признака) и неполной (у некоторых особей ген имеется, но внешне не проявляется). Экспрессивность - степень проявления признака, т.е. один и тот же признак у разных особей выражен с разной интенсивностью. А - чёрный, а - коричневый, В - модификация ослабляет чёрн до дымчатого, А?В? - дымчатый, в - не влияет. 1) Аавв*ааВВ=АаВв; 2) АаВв*АаВв=9А?В?, 3А?вв, 4аа??
52. Полимерия. Пример и схема. Особенности наследования количественных признаков
Полимерия - на один признак влияют несколько неаллельных, но сходно действующих генов. Такие гены наз полимерными (множественными). Они обладают аддитивным (суммирующим) действием, т.е. чем больше таких генов, тем ярче выражен признак, который они определяют. 15:1 или 1:4:6:4:1 - для качественных признаков; 1:4:6:4:1 - для колич (F2). Окраска зерновки у пшеницы определяется 2-мя парами полимерных генов. А1 - АААА- тёмно-красный -1; а1 - АААа - красный-4; А2 -Аааа - светло - красный -6; а2 - Аааа - бледнокрасный - 4; аааа - белый. 1) А1А1А2А2*а1а1а2а2=А1а1А2а2; 2) А1а1А2а2*А1а1А2а2=1:4:6:4:1
53. Явление сцепленного наследования. Полное сцепление генов и признаков
Гены, расположенные в одной хромосоме, представляют собой группу сцепления. Сцепление генов - это совместное наследование генов, расположенных в одной и той же хромосоме. Количество групп сцепления соответствует гаплоидному числу хромосом. Сцепление генов, расположенных в одной хромосоме, может быть полным или неполным. Полное сцепление: Морган скрещивал черных длиннокрылых самок с серыми с зачаточными крыльями самцами. У дрозофилы серая окраска тела доминирует над черной, длиннокрылость - над зачаточными крыльями. Серое тело - А, черное тело а; длиннокрылые - В, зачаточные крылья - в. При спермиогенезе в период мейоза гомологичные хромосомы расходятся в разные половые клетки. 1) АА//АВ*ав//ав=4АВ//ав; 2) АВ//ав*АВ//ав=АВ//АВ, АВ//ав, ав//АВ, ав//ав. Если гены наход в аутосомах, то при полном сцеплении в F1 будет единообразие по фенотипу, а в F2 - 3:1, по скольким бы признакам не различались родители, т.к. изучается одна пара хромосом.
54. Явление неполного сцепления в наследовании признаков
В результате скрещивания потомки имели сочетание признаков, как у исходных родительских форм, но появились особи и с новым сочетанием признаков - сцепление неполное. В - серое, в - чёрное, V - нормальные, v - зачаточные. Bv||Bv*bV||bV=Bv||bV; самок из первого поколения скрестили с самцами анализаторами: BV//bV*bv//bv=Bv//bv,bV//bv - не кроссоверное. Bv//bV*bv//bv=2bv//bv, 2BV//bv - кросоверное. Обмен гомологичных хромосом своими частями называется перекрестом или кроссинговером. Особей с новыми сочетаниями признаков, образовавшимися в результате кроссинговера, называют кроссоверами. Количество появления новых форм зависит от частоты перекреста, которая определяется по следующей формуле: Частота перекрёста = (Число кроссоверных форм)·100/ Общее число потомков. За единицу измерения перекреста принята его величина, равная 1 %. Ее называют морганидой. Величина перекреста зависит от расстояния между изучаемыми генами. Чем больше отдалены гены друг от друга, тем чаще происходит перекрест; чем ближе они расположены, тем вероятность перекреста меньше.
55. Карты хромосом. Пример их построения
Карта хромосом - план расположения генов в хромосоме. Гены расположены в хромосомах в линейной последовательности на определенных расстояниях друг от друга. Явление торможения кроссинговера на одном участке кроссинговером на другом получило название интерференции. Чем меньше будет расстояние, разделяющее три гена, тем больше интерференция. Принимая во внимание линейное расположение генов в хромосоме, взяв за единицу расстояния частоту кроссинговера, Морган составили первую карту расположения генов в одной из хромосом дрозофилы: сh___13.6___ y___28.2___b. При построении карт указывают не расстояние между генами, а расстояние до каждого гена от нулевой точки начала хромосомы. Доминантный аллель обозначается прописной буквой, рецессивный - строчной. После построения генетических карт встал вопрос о том, отвечает ли расположение генов в хромосоме, построенное на основании частоты кроссинговера, истинному расположению. Каждая хромосома по длине имеет специфические рисунки дисков, что позволяет отличать разные ее участки друг от друга. Материалом для проверки служили хромосомы, у которых вследствие мутации возникали различные хромосомные перестройки: не хватало отдельных дисков, или они были перевернуты, или удвоены. Физические расстояния между генами на генетической карте не вполне соответствуют установленным цитологическим. Однако это не снижает ценности генетических карт хромосом для предсказания вероятности появления особей с новыми сочетаниями признаков. На основании анализа результатов многочисленных экспериментов с дрозофилой Т. Морган сформулировал хромосомную теорию наследственности, сущность которой заключается в следующем: 1) гены находятся в хромосомах, располагаются в них линейно на определенном расстоянии друг от друга; 2) гены, расположенные в одной хромосоме, относятся к одной группе сцепления. Число групп сцепления соответствует гаплоидному числу хромосом; З) признаки, гены которых находятся в одной хромосоме, наследуются сцеплено; 4) в потомстве гетерозиготных родителей новые сочетания генов, расположенных в одной паре хромосом, могут возникать в результате кроссинговера в процессе мейоза. Частота кроссинговера зависит от расстояния между генами; 5) на основании линейного расположения генов в хромосоме и частоты кроссинговера как показателя расстояния между генами можно построить карты хромосом.
